電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)綜述（電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)公司）

斯坦福 鮑哲南團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)可變形電子產(chǎn)品的可拉伸顯示器

今天的顯示器——扁平、僵硬和易碎——缺乏重塑以交互響應(yīng)用戶的能力。

作為構(gòu)建柔軟且有彈性的“仿皮膚”電子產(chǎn)品的總體追求的一部分，斯坦福大學(xué)化學(xué)工程師鮑哲南和她的研究團(tuán)隊(duì)一直在開(kāi)發(fā)一種顯示器來(lái)改變這種狀況?，F(xiàn)在，經(jīng)過(guò)三年多的工作，他們?cè)?3 月 23 日發(fā)表在《Nature》雜志上的一篇新論文中展示了一種可拉伸、可能可重塑的顯示器的原理證明。

他們的發(fā)明取決于發(fā)現(xiàn)了一種生產(chǎn)高亮度彈性發(fā)光聚合物的方法，該聚合物的功能類(lèi)似于燈泡中的燈絲。該小組的最終顯示器完全由彈性聚合物（合成塑料材料）制成。該設(shè)備的最大亮度至少是手機(jī)的兩倍，并且可以拉伸到其原始長(zhǎng)度的兩倍而不會(huì)撕裂。

張志濤的指節(jié)上戴著帶有斯坦福標(biāo)志的柔性發(fā)光薄膜。這顯示了薄膜如何能夠承受彎曲和起皺。

“可伸縮顯示器可以提供一種新的交互式人機(jī)界面方式，”該論文的高級(jí)作者、工程學(xué)院李 KK 教授鮑說(shuō)。“我們可以看到圖像并與之交互，然后顯示可以根據(jù)我們的反應(yīng)而改變?！?/p>

一個(gè)啟發(fā)性的發(fā)現(xiàn)

大多數(shù)發(fā)光聚合物在拉伸時(shí)是僵硬的和破裂的?？茖W(xué)家可以通過(guò)添加彈性絕緣材料（例如橡膠）來(lái)增加它們的靈活性。但是這些添加劑會(huì)降低導(dǎo)電性，這需要聚合物使用危險(xiǎn)的高電壓來(lái)產(chǎn)生甚至昏暗的光。

然而，大約三年前，博士后學(xué)者張志濤發(fā)現(xiàn)，一種名為 SuperYellow 的黃色發(fā)光聚合物與一種彈性塑料聚氨酯混合后，不僅變得柔軟柔韌，而且發(fā)出更亮的光。

“如果我們添加聚氨酯，我們會(huì)看到 SuperYellow 形成納米結(jié)構(gòu)，”該研究的第一作者張說(shuō)?！斑@些納米結(jié)構(gòu)非常重要。它們使脆性聚合物具有可拉伸性，并使聚合物發(fā)出更亮的光，因?yàn)榧{米結(jié)構(gòu)像魚(yú)網(wǎng)一樣連接在一起。”

與添加橡膠不同，使 SuperYellow 具有彈性的納米級(jí)纖維互連網(wǎng)不會(huì)抑制電流——這是開(kāi)發(fā)明亮顯示器的關(guān)鍵。在這一發(fā)現(xiàn)之后，該小組還創(chuàng)造了彈性紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)光聚合物。

柔性顯示膜，它可以拉伸到其長(zhǎng)度的兩倍而不會(huì)撕裂。

該可拉伸顯示器可以輕易貼服在人體皮膚上。

堆疊圖層

現(xiàn)在有了可拉伸的發(fā)光聚合物，該小組需要將電子顯示器的其余成分層疊在一起。

“找出合適的材料使用真的很有挑戰(zhàn)性，”鮑解釋說(shuō)?！霸陔娮臃矫?，它們必須相互匹配才能為我們提供高亮度。但是，它們還需要具有類(lèi)似的良好機(jī)械性能，以使顯示器具有可拉伸性。最后，對(duì)于制造，智濤必須想辦法將這些層堆疊在一起，這樣該過(guò)程就不會(huì)降低亮度?！?/p>

最終顯示包含七層。兩個(gè)外層是封裝器件的兩個(gè)基板。向內(nèi)移動(dòng)的是兩個(gè)電極層，每個(gè)電極層后面都是電荷傳輸層。最后，發(fā)光層夾在中間。

當(dāng)電流通過(guò)顯示器時(shí)，一個(gè)電極將稱(chēng)為空穴的正電荷注入發(fā)光層，而另一個(gè)電極將帶負(fù)電荷的電子注入其中。當(dāng)這兩種電荷相遇時(shí)，它們結(jié)合并進(jìn)入能量激發(fā)狀態(tài)。幾乎立即，該狀態(tài)通過(guò)產(chǎn)生光子（一種光粒子）恢復(fù)正常。

得到的全聚合物薄膜可以粘附在手臂或手指上，并且在彎曲或彎曲過(guò)程中不會(huì)撕裂。這將允許可穿戴追蹤器將其顯示器直接連接到皮膚上。

“想象一個(gè)顯示器，你可以在屏幕上看到和感受到三維物體，”鮑哲南說(shuō)?！斑@將是一種全新的遠(yuǎn)程互動(dòng)方式?！滨U哲南看到了可拉伸顯示器的多種其他潛在用途。它可以用來(lái)制作可變形的交互式屏幕，甚至可以在地圖上形成三維景觀。